题目内容

如图所示,电源电压恒定,定值电阻R1=5Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为12Ω,小灯泡L上标有“3V 1.5W”的字样,电流表的最大量程为3A.

(1)闭合S2,断开S1、S3,滑动变阻器的滑片P在a、b的中点时,灯泡恰好正常发光,求电源电压?

(2)闭合S1、S2、S3,调节滑动变阻器,在不超过电流表量程的情况下,求变阻器R2在10s内消耗的最大电能是多少?

(3)总电路消耗的最小电功率是多大?

答案:
解析:

  (1)闭合S2,断开S1、S3时,灯泡与R2串联后接在电源两端,灯泡正常发光时,通过灯泡的电流为IL===0.5A,所以,电源电压为U=UL+=UL+IL·=3V+0.5A×=6V

  (2)闭合S1、S2、S3时,R1与R2并联后接在电源两端,当总电路的电流为电流表最大量程即I=3A时,R2消耗的电能最大,此时流过R1的电流为I1===1.2A,流过R2的电流为I2=I-I1=I1=3A-1.2A=1.8A,所以,R2在10s内消耗的最大电能为=UI2t=6V×1.8A×10s=108J

  (3)依题知,当闭合S2,断开S1、S3,滑动变阻器的滑片P滑到b点时,灯泡与R2串联后接在电源两端,此时电路中的总电阻最大,总电路消耗的电功率最小,而灯泡的电阻为RL===6Ω,所以,总电路消耗的最小电功率为Pmin===2W


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